細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出(張慧震)課件

一輪復(fù)習(xí)第三講物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例與物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞娇季V要求一、滲透系統(tǒng)及其應(yīng)用二、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸方式的影響因素三、觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原考點(diǎn)解析一、滲透系統(tǒng)及應(yīng)用1、滲透作用的概念滲透作用：指兩種不同濃度的溶液隔以半透膜（允許溶劑分子通過(guò)，不允許溶質(zhì)分子通過(guò)的膜），水分子或其它溶劑分子從低濃度的溶液通過(guò)半透膜進(jìn)入高濃度溶液中的現(xiàn)象?；蛩肿訌乃畡?shì)高的一方通過(guò)半透膜向水勢(shì)低的一方移動(dòng)的現(xiàn)象。（3）原理：

當(dāng)S1濃度＞S2濃度時(shí)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)多于單位時(shí)間內(nèi)由S1→S2的水分子數(shù)。當(dāng)S1濃度＜S2濃度時(shí)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由S1→S2的水分子數(shù)多于單位時(shí)間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)。當(dāng)S1濃度＝S2濃度時(shí)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)由S1→S2的水分子數(shù)等于單位時(shí)間內(nèi)由S2→S1的水分子數(shù)。（4）滲透作用的結(jié)果：從微觀水平分析，水分子可以通過(guò)半透膜進(jìn)行雙向擴(kuò)散；從宏觀水平觀察，水分卻是從低濃度溶液流向高濃度溶液，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。1、當(dāng)漏斗內(nèi)液面不再上升時(shí)，S1和S2的濃度有什么關(guān)系？思考：2、當(dāng)漏斗內(nèi)液面不再上升后，還會(huì)發(fā)生滲透作用嗎？即時(shí)練習(xí)1、某同學(xué)設(shè)計(jì)了右圖所示的滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)外液面平齊，記作零界面。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)部液面的變化趨勢(shì)為()A3、如下圖所示，W形連通器三個(gè)槽內(nèi)分別為質(zhì)量濃度相等的蛋白質(zhì)溶液A、葡萄糖溶液B和蔗糖溶液C，a、b兩處為半透膜，水分子和葡萄糖分子可以通過(guò)，蔗糖分子和蛋白質(zhì)分子不能通過(guò)。開(kāi)始時(shí)A、B、C溶液液面高度一致，放置足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，各槽中的溶液液面高度不再變化，此時(shí)，液面高度為()A．A＝B＝CB．A>C>BC．B>C>A D．C>A>BD2．動(dòng)植物細(xì)胞吸失水比較

三、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)钠渌麑?shí)例不同不同選擇性2．番茄和水稻吸水和吸收無(wú)機(jī)鹽的分析(1)水稻吸收水的相對(duì)速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(2)番茄吸收水的相對(duì)速度比吸收Ca2＋、Mg2＋

。(3)植物吸收水和無(wú)機(jī)鹽是何種關(guān)系？

。大(或快)小(或慢)植物吸收水和吸收無(wú)機(jī)鹽是兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的過(guò)程

不同植物細(xì)胞對(duì)同一無(wú)機(jī)鹽離子、同一植物細(xì)胞對(duì)不同無(wú)機(jī)鹽離子的吸收均有差異，說(shuō)明植物細(xì)胞膜對(duì)無(wú)機(jī)鹽離子的吸收具有選擇性。

小結(jié)：[判斷正誤](1)水分子是順相對(duì)含量梯度跨膜運(yùn)輸?shù)摹?√)(2)水稻和番茄對(duì)無(wú)機(jī)鹽離子的吸收具有選擇性。(√)(3)無(wú)機(jī)鹽離子都是逆濃度梯度跨膜運(yùn)輸?shù)摹?×)(4)進(jìn)出細(xì)胞的所有物質(zhì)都是通過(guò)跨膜運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)的。(×)四、植物細(xì)胞的吸水和失水的實(shí)驗(yàn)探究1．實(shí)驗(yàn)原理

(1)成熟植物細(xì)胞的原生質(zhì)層具有選擇透過(guò)性，細(xì)胞壁和原生質(zhì)層具有一定伸縮性，但原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁。

(2)細(xì)胞液濃度＜外界溶液濃度→細(xì)胞液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液→質(zhì)壁分離。

(3)質(zhì)壁分離復(fù)原：細(xì)胞的細(xì)胞液濃度＞外界溶液濃度→外界溶液中的水分經(jīng)原生質(zhì)層進(jìn)入細(xì)胞液→質(zhì)壁分離復(fù)原。

2．實(shí)驗(yàn)流程(4)若用葡萄糖、NaCl、KNO3、尿素、乙二醇等做實(shí)驗(yàn)，發(fā)生質(zhì)壁分離后，會(huì)自動(dòng)復(fù)原，其原因是上述物質(zhì)都可轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)，致使細(xì)胞液濃度升高，外界溶液濃度降低，重新吸水而復(fù)原。(5)質(zhì)壁分離時(shí)，在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間充滿(mǎn)的是濃度降低了的外界溶液，因?yàn)榧?xì)胞壁是全透性的。4．本實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證的問(wèn)題及拓展應(yīng)用(1)本實(shí)驗(yàn)?zāi)茯?yàn)證的問(wèn)題

①可以證明一個(gè)成熟的植物細(xì)胞構(gòu)成一個(gè)滲透系統(tǒng)。（質(zhì)壁分離和復(fù)原是細(xì)胞滲透失水或吸水的標(biāo)志）

②可以證明滲透作用發(fā)生的條件；

③可以證明細(xì)胞是活的；

④證明原生質(zhì)層的伸縮性大于細(xì)胞壁。

（觀察質(zhì)壁分離和復(fù)原）②探究某種材料的細(xì)胞液濃度

配制一系列濃度的蔗糖溶液，制作成一系列裝片用顯微鏡觀察，視野中約有50%的細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離時(shí)的蔗糖溶液濃度即為細(xì)胞液濃度。③探究物質(zhì)能否通過(guò)半透膜(以碘和淀粉為例)：燒杯內(nèi)盛淀粉溶液漏斗內(nèi)盛碘液結(jié)論變藍(lán)不變藍(lán)碘能通過(guò)半透膜，而淀粉不能不變藍(lán)變藍(lán)淀粉能通過(guò)半透膜，而碘不能變藍(lán)變藍(lán)淀粉和碘都能通過(guò)半透膜不變藍(lán)不變藍(lán)淀粉和碘都不能通過(guò)半透膜④、“U形管”問(wèn)題分析(1)本節(jié)內(nèi)容常見(jiàn)如圖(或類(lèi)似圖)的裝置：U形管下部c為半透膜，a、b為不同溶液。問(wèn)題常包括：①兩側(cè)液面的變化；②兩側(cè)溶液的物質(zhì)的量濃度是否相等；③兩側(cè)吸水力的大小是否相等等。(2)在分析此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，需要注意以下信息：①兩側(cè)溶液的物質(zhì)的量濃度誰(shuí)大誰(shuí)小。水分子由物質(zhì)的量濃度小的一側(cè)流向物質(zhì)的量濃度大的一側(cè)。②兩側(cè)溶液中的溶質(zhì)是否能通過(guò)半透膜，若不能，則只是物質(zhì)的量濃度高的一側(cè)液面升高；若能，則先是物質(zhì)的量濃度高的一側(cè)液面升高，隨后另一側(cè)液面升高。③在達(dá)到滲透平衡時(shí)，一般兩側(cè)溶液的滲透壓并不相等，因?yàn)橐好娓叩囊粋?cè)液面差形成的靜水壓會(huì)阻止溶劑由物質(zhì)的量濃度低的一側(cè)向物質(zhì)的量濃度高的一側(cè)擴(kuò)散。

1、如圖實(shí)驗(yàn)裝置，玻璃槽中是蒸餾水，半透膜允許單糖透過(guò)。倒置的長(zhǎng)頸漏斗中先裝入蔗糖溶液，一段時(shí)間后再加入蔗糖酶。最可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是(

)A．漏斗中液面開(kāi)始時(shí)先上升，加蔗糖酶后又下降B．在玻璃槽中會(huì)測(cè)到蔗糖和蔗糖酶C．漏斗中液面開(kāi)始時(shí)先下降，加蔗糖酶后一直上升D．在玻璃槽中會(huì)測(cè)到葡萄糖、果糖和蔗糖酶A

2、右圖表示多種植物成熟細(xì)胞在不同濃度的蔗糖溶液內(nèi)質(zhì)壁分離的百分率，圖中曲線表明這些植物細(xì)胞(

)A．細(xì)胞液濃度>蔗糖溶液濃度B．細(xì)胞液濃度<蔗糖溶液濃度C．有不同濃度的細(xì)胞液D．有不同的選擇透過(guò)性CA．甲高于乙B．乙高于甲C．先甲高于乙，后乙高于甲D．先甲低于乙，后乙低于甲3、把體積與質(zhì)量百分比濃度相同的葡萄糖和蔗糖溶液用半透膜（允許溶劑和葡萄糖通過(guò)，不允許蔗糖通過(guò)）隔開(kāi)（如圖所示），一段時(shí)間后液面的情況是（）C五、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞轿镔|(zhì)出入細(xì)胞的方式被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散運(yùn)輸方向高濃度→低濃度高濃度→低濃度一般為低濃度→高濃度是否需要載體不需要需要需要是否消耗能量不消耗不消耗消耗

1．自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^續(xù)表物質(zhì)出入細(xì)胞的方式被動(dòng)運(yùn)輸主動(dòng)運(yùn)輸自由擴(kuò)散協(xié)助擴(kuò)散圖例是否需要載體O2、CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入細(xì)胞紅細(xì)胞吸收葡萄糖小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收葡萄糖、氨基酸、無(wú)機(jī)鹽等大分子蛋白質(zhì)或顆粒物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式。此過(guò)程與膜的流動(dòng)性有關(guān)，需要消耗能量，不需要載體蛋白，跨0層生物膜。如分泌蛋白、神經(jīng)遞質(zhì)等的分泌、白細(xì)胞吞噬大腸桿菌、變形蟲(chóng)吞噬有機(jī)物顆粒等。

2.胞吞、胞吐：【特別提醒】①葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞是協(xié)助擴(kuò)散，進(jìn)入其他細(xì)胞或紅細(xì)胞吸收其他離子的方式是主動(dòng)運(yùn)輸。②由低濃度向高濃度運(yùn)輸?shù)姆绞揭欢ㄊ侵鲃?dòng)運(yùn)輸，但主動(dòng)運(yùn)輸不一定只是由低濃度到高濃度，一種物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的方式取決于該物質(zhì)的性質(zhì)和細(xì)胞膜的特點(diǎn)。③在細(xì)胞的生命活動(dòng)過(guò)程中，主動(dòng)運(yùn)輸起到了重要作用，它使細(xì)胞能主動(dòng)地從外界吸收被選擇的物質(zhì)，供生命活動(dòng)利用。同樣，細(xì)胞也能利用主動(dòng)運(yùn)輸把新陳代謝產(chǎn)物排出細(xì)胞外?？傊?xì)胞通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸，攝取、積累物質(zhì)以及不斷排出代謝廢物，從而維持細(xì)胞組成成分的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，保證生命活動(dòng)的正常進(jìn)行。六、影響物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)囊蛩胤治?．影響自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散的因素分析

(1)自由擴(kuò)散不需要能量和載體，是順濃度梯度的運(yùn)輸方式，只與細(xì)胞內(nèi)外的物質(zhì)濃度差有關(guān)，濃度差越大，運(yùn)輸速率越快。2．影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)囊蛩胤治?1)載體：細(xì)胞膜上的一類(lèi)蛋白質(zhì)①載體具有特異性不同物質(zhì)的運(yùn)輸所需載體蛋白不同。不同細(xì)胞膜上的載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)目不同。②載體具有飽和性：當(dāng)細(xì)胞膜上的載體已達(dá)飽和時(shí)，細(xì)胞吸收該載體運(yùn)載的物質(zhì)的速度不再隨物質(zhì)濃度的增大而增大。

(2)能量：凡是能夠影響能量供應(yīng)的因素都影響主動(dòng)運(yùn)輸?shù)乃俣龋鐪囟?、氧氣濃度等。具體分析如下：

甲圖分析：①A點(diǎn)無(wú)氧呼吸為礦質(zhì)離子吸收提供能量。②AB段表示在一定范圍內(nèi)，隨O2增多，有氧呼吸加強(qiáng)，主動(dòng)運(yùn)輸方式速率加快。③BC段限制離子吸收速率的主要因素是載體數(shù)量?！咎嵝选慨?dāng)橫軸表示細(xì)胞呼吸強(qiáng)度或ATP時(shí)，曲線應(yīng)從原點(diǎn)開(kāi)始。

乙圖分析：溫度或pH主要通過(guò)影響細(xì)胞呼吸相關(guān)酶的活性從而影響礦質(zhì)離子吸收速率。丙圖分析：①AB段，載體未飽和，隨離子濃度增大，吸收速率加快。②BC段，載體已飽和，限制因素主要是載體的數(shù)量。③CD段，離子濃度過(guò)高，根細(xì)胞滲透失水，影響了根細(xì)胞的正常代謝活動(dòng)，離子吸收速率下降。七、實(shí)驗(yàn)：探究某種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式

探究某種物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸方式可依據(jù)濃度高低、是否需要能量、是否需要載體蛋白三個(gè)方面展開(kāi)分析。（1）濃度從低到高——主動(dòng)運(yùn)輸：濃度從高到低——協(xié)助擴(kuò)散或自由擴(kuò)散。（2）抑制呼吸作用，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中止——主動(dòng)運(yùn)輸：抑制呼吸作用，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸無(wú)影響——協(xié)助擴(kuò)散或自由擴(kuò)散。（3）抑制載體蛋白，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中止——主動(dòng)運(yùn)輸或協(xié)助擴(kuò)散：抑制載體蛋白，物質(zhì)跨膜運(yùn)輸無(wú)影響——自由擴(kuò)散。【例1】科學(xué)家在研究細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)有下列四種關(guān)系，分別用四種曲線表示：在研究具體的物質(zhì)X時(shí)，發(fā)現(xiàn)與曲線②和④相符，試問(wèn)：細(xì)胞膜運(yùn)輸物質(zhì)X的方式是(

)A．主動(dòng)運(yùn)輸

B．自由擴(kuò)散C．胞吞和胞吐

D．無(wú)法判斷A【例2】下列物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的過(guò)程與線粒體密切相關(guān)的是()①酒精被胃黏膜吸收②氧氣進(jìn)入細(xì)胞③腎小管管壁上皮細(xì)胞吸收原尿中的Na＋④小腸絨毛上皮細(xì)胞吸收氨基酸A．①②B．③④C．②③④D．①②③④B八、物質(zhì)跨膜運(yùn)輸中易混概念的比較1.擴(kuò)散、自由擴(kuò)散和滲透(1)概念比較:①擴(kuò)散：指物質(zhì)從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域自然運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，例如向一杯清水中滴入一滴紅墨水后發(fā)生的現(xiàn)象或向一杯水中加一匙蔗糖后發(fā)生的現(xiàn)象。②自由擴(kuò)散：指物質(zhì)通過(guò)選擇性半透膜的順濃度梯度的擴(kuò)散，如細(xì)胞吸收氧氣和排出二氧化碳的現(xiàn)象。③滲透：指水分子或其他溶劑分子通過(guò)半透膜的擴(kuò)散，如細(xì)胞的滲透吸水或失水。

(2)概念圖比較:a：擴(kuò)散b：自由擴(kuò)散c：滲透2.半透膜、全透膜與選擇透過(guò)性膜(1)半透膜：某些物質(zhì)可以透過(guò)，而另一些物質(zhì)不能透過(guò)的多孔性薄膜(如動(dòng)物的膀胱、腸衣及玻璃紙等)。能否透過(guò)半透膜往往取決于分子直徑的大小和膜上小孔直徑的大小。(2)全透膜：各種大分子和小分子物質(zhì)都能通過(guò)的膜(如失去活性的生物膜)。(3)選擇透過(guò)性膜：具有選擇透過(guò)性的膜(細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜等生物膜)，只有被選擇的小分子和離子才能通過(guò)。能否通過(guò)膜取決于膜上載體蛋白的種類(lèi)和數(shù)量。3.吸脹吸水和滲透吸水(1)原理：吸脹吸水靠物質(zhì)的親水性起作用，親水性越強(qiáng)，吸水能力越大；滲透吸水靠滲透作用的原理，即有濃度差和半透膜。(2)實(shí)例:①吸脹吸水：如蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素的吸水。并且三者的吸水能力大小關(guān)系為：纖維素<淀粉<蛋白質(zhì)。植物細(xì)胞在形成中央液泡之前也靠吸脹作用吸水(如根尖分生區(qū)細(xì)胞)。②滲透吸水：如成熟植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞的吸水。

1、（2013北京卷）在細(xì)胞生命活動(dòng)中，不可能發(fā)生的過(guò)程是（）A．神經(jīng)遞質(zhì)由突觸小泡分泌到胞外 B.mRNA從